Смазывание и КПД зубчатых передач
Смазывание. Впроцессе зацепления зубьев вследствие трения качения искольжения (см. § 11.9) происходит нагрев передачи, изнашивание зубьев, снижение КПД. Работоспособность зубчатой передачи в значительной степени зависит от свойств смазочного материала, который подводят в зацепление с целью снижения контактных напряжений, уменьшения потерь на трение, предохранения зубьев от интенсивного истирания и коррозии, удаления продуктов износа, уменьшения силы удара в зацеплении и улучшения отвода теплоты.
Смазывание зацепления осуществляют различными способами. В машиностроении широко применяют смазывание зубчатых передач погружением венцов одного или обоих колес в ванну с маслом герметичного корпуса (картера). При вращении колес масло из картера увлекается зубьями, разбрызгивается, смазывая не только зубья в зоне зацепления, но и подшипники качения (см. рис. 19.3). Такое смазывание называют картерным и применяют при окружных скоростях колес до 12,5 м/с.
Приболее высоких скоростях центробежная сила сбрасывает масло с зубьев и зацепление работает при недостаточном смазывании, увеличиваются потери мощности на перемешивание масла, повышается его температура (масло разлагается, вязкость уменьшается).
При высоких скоростях колес применяют циркуляционное смазывание. Масло принудительно (от насоса) — поливом — подается в зону зацепления, стекает в сборник, очищается, охлаждается и вновь подается в зону зацепления (см. рис. 18.13, б).
Сорт маславыбирают в зависимости от окружной скорости колес (чем выше скорость, тем меньше должна быть вязкость масла) и контактного напряжения в зубьях (чем выше контактные напряжения, тем большей вязкостью должно обладать масло) (см. [5]). Чаще всего применяют нефтяные жидкие индустриальные масла марок: И-Г-А-32, И-Г-А-46,И-Г-А-68 и др.
Для смазывания зубчатых передач применяют также масла, полученные добавлением присадок элементоорганических соединений, придающих маслам специальные свойства: антиокислительные и антикоррозионные, противоизносные, противозадирные.
КПД зубчатых передач.Потери мощности в зубчатых передачах складываются из потерь в зацеплении (на трение и деформирование зубьев), на трение в подшипниках и гидравлических потерь на размешивание и разбрызгивание масла (закрытые передачи). Потери в зацеплении составляют главную часть потерь передачи изависят от точности изготовления и податливости зубьев, способа смазывания и свойств
смазочного материала, шероховатости рабочих поверхностей, окружной скорости и числа зубьев колес. С увеличением числа зубьев (особенно шестерни) КПД передачи возрастает. Потери на трение в зацеплении зависят от передаваемой нагрузки. При передаче неполной мощности КПД снижается вследствие большего влияния потерь, не зависящих от передаваемой нагрузки.
Потери на размешивание и разбрызгивание масла растут с увеличением вязкости масла, окружной скорости, ширины колес и глубины погружения.
В табл. 11.3 приведены средние значения КПД зубчатых передач на подшипниках качения.
Таблица 11.3. Средние значения КПД одной пары колес при передаче полной мощности с учетом потерь в подшипниках качения
| Вид передачи | Закрытая передача | Открытая передача | ||
| Степень точности | ||||
| 6-я и 7-я | 8-я | 9-я | ||
| Цилиндрическая Коническая | 0,98...0,97 0,97...0,96 | 0,96 0,95 | 0,92...0,94 0,91...0,93 | |
Потерянная в передаче мощность переходит в теплоту, которая при недостаточном охлаждении может вызвать перегрев передачи. Тепловой расчет зубчатых передач ведут аналогично расчету червячных передач (см. § 18.13).